摘要:混凝土作为一种建筑材料,由于具有承载力强、整体性好、刚度大、耐火和适用性广等优点,从而在工业和民用建筑中得到广泛的使用。因此,如何控制好工业和民用建筑施工质量,保证建筑施工的进度具有重要的研究意义。文章主要概述了预应力混凝土技术,提出了工民建预应力混凝土结构对混凝土的要求,从中针对工民建预应力混凝土技术的重点进行了探讨与研究。
关键词:工民建;预应力混凝土;施工技术;后张法;先张法
引言
混凝土是建筑工程必要的结构材料,混凝土的性能和质量关系着整个建筑工程的质量。与普通混凝土相比,预应力混凝土除了提高了构件的抗裂度和刚度外,还具有减轻自重、增加构件的耐久性、降低造价等优点。特别是在大开间、大跨度和重荷载结构中,采用预应力混凝土可以显著减少材料用量,扩大结构的使用功能,目前已广泛应用于工业与民用建筑施工中,并获得了很好的施工效益。
1 预应力混凝土技术概述
预应力,也就是提前施加压力。预应力混凝土技术就是为了防止混凝土裂缝的过早开展和出现,充分利用高强度的混凝土和高强度的钢筋,在承受使用的荷载之前,通过施加外在的压力减小混凝土的结构或者是混凝土构件产生的拉应力,或者是处于压力状态下的混凝土的结构或构件,进而提高混凝土构件的刚度、抗裂性以及强度。这样的混凝土被称作预应力混凝土。预应力混凝土技术利用混凝土的比较强的抗压能力弥补了混凝土抗拉能力的不足。
预应力混凝土的构件截面小、自重轻、质量好、材料省(可节约钢材40%~50%、混凝土20%~40%),在跨度较大的结构中,其综合经济效益较好,并能扩大预制装配化程度;预应力混凝土的施工,需要专门的机械设备,工艺比较复杂,操作要求较高。
2 工民建预应力混凝土结构对混凝土的要求
预应力混凝土是指在结构或构件的受拉区,通过张拉预应力钢筋的方法,使受拉区混凝土产生预压应力,当构件在载荷作用下,在受拉区产生拉应力时,首先要用来抵消受拉区混凝土的预压应力,从而使受拉区混凝土出现裂缝的最小载荷增大,并在使用载荷不变的条件下,缩小裂缝展开的宽度,提高结构或构件的抗裂度和刚度的混凝土。
在工民建工程中,预应力混凝土结构构件所用的混凝土:(1)需要满足强度高的要求,预应力混凝土与钢筋混凝土不同,预应力混凝土必须采用强度高的混凝土,因为强度高的混凝土对采用先张法的构件可提高钢筋与混凝土之间的粘结力,对采用后张法的构件,可提高锚固端的局部承压承载力;(2)要满足收缩、徐变小等条件,这样可以减少因收缩、徐变引起的预应力损失;(3)要满足快硬、早强等要求,可尽早施加预应力,加快台座、锚具、夹具的周转率,以利于加快施工速度。因此,在工民建工程中,预应力混凝土构件的混凝土强度等级不宜低于C40,且不应低于C30,预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。
3工民建工程预应力混凝土施工技术
3.1先张法施工
先张法是在浇筑混凝土构件之前,张拉预应力筋,并将其临时锚固在台座上或钢模上,然后浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度(一般不低于混凝土强度标准值的75%)。保证预应力筋与混凝土之间有足够的粘结力时,放松预应力筋。当预应力筋弹性回缩时,借助于混凝土与预应力筋之间的粘结力,使混凝土产生预压应力。
(1)先张法中混凝土的浇筑
预应力筋张拉完毕后即可浇筑混凝土。在台座上浇灌混凝土时,可以从台座的一端向另一端顺序进行。一次同时浇灌的生产线,取决于浇筑速度和模板的构造形式,但每条生产线上的构件必须一次连续浇灌完毕。
浇灌混凝土时,必须严格控制水灰比,振捣必须密实,因此,振捣的时间可以适当放长。在预应力构件的端部和节点部位,因钢筋布置一般较密,放松预应力筋时,端部又有应力集中现象,故对该部分混凝土的振捣应特别注意。刚浇捣的混凝土构件,应注意防止踩踏外露的预应力筋,以免破坏混凝土与预应力筋之间的粘结力。
构件采用叠层生产时,应待下层构件混凝土强度达到5.0N/mm2以上时,方可浇捣上层构件混凝土,每次叠浇时,必须先在下层构件的表面涂刷隔离剂,以防止各层互相粘结。
(2)混凝土养护
用台座法制作的预应力混凝土构件,一般采用自然养护,为了缩短混凝土的养护时间,加速台座的周转率,提高生产量,也可以采用蒸汽养护或加早强剂。
当构件用槽式台座生产,采用蒸汽养护时,由于受拉钢筋与台座之间的温差将引起预应力损失,其原因是:混凝土与钢筋虽有着相近的线膨胀系数,但如果混凝土在浇捣后温度立即升高,因混凝土与钢筋还未结成整体,钢筋受热后虽然能引起膨胀,但却无法伸长,因而钢筋变松,张拉应力减少。为了减少这种损失,常采用二次升温的办法。即初次升温的温差控制在20℃内,待构件混凝土强度达到10N/mm2(钢丝配筋)以上时,再按一般规定继续升温养护。此时增加温度已经不再会引起钢筋内的应力降低,因钢筋与混凝土已经结成整体,二者之间已有足够的粘结力,在温度的影响下不能伸缩,因而应力不变。
当采用钢模制作预应力混凝土构件,将钢筋直接锚固在钢模上,温度升高时,由于模板与钢筋有同样变形,因而不会引起应力损失,可以采用一般的加热养护制度。
(3)预应力筋的放松
预应力筋的放松是预应力建立的过程,放松方法和顺序是否正确,直接影响构件的质量,因此,在放松之前应确定可靠的放松顺序和放松方法,采取相应的技术措施确保工程质量。
预应力筋的放松必须待混凝土达到设计规定的强度以后才可以进行。当设计无要求时,应不低于设计的混凝土立方体抗压强度标准值的75%。
对于配筋不多的中小型钢筋混凝土构件,钢丝放松可采用剪切(用断丝钳)锯割(用无齿锯)和熔断(用氧气乙炔焰)等方法进行。在长线台座上,剪切宜从生产线中间的构件剪起,这样可以减小回弹,同时,由于第一构件剪筋后。预应力筋的收缩力往往大于构件与底模之间的摩擦阻力,因而构件与底模会自动分离,便于构件脱模。对于每一块预应力构件,应从外向内对称放,以避免过度扭转引起构件的端部开裂。 对于配筋较多的钢筋混凝土构件,所有钢丝应该同时放松,不允许采用逐根放松的方法;否则,最后几根钢丝将因承受过大的应力而突然断裂。同时,放松的方法可用放松横梁来实现,横梁千斤顶或预先设置在横梁点处的放松装置砂箱放松或楔块放松。